1700 MPa级超高强钢和Q550D高强钢异种接头组织性能研究

通过采用MAG熔焊方法并选择合适的高强钢焊丝,进行1700 MPa级超高强钢和Q550D高强钢板的异种焊接,得出了最佳焊接工艺参数,并对焊接机头进行了组织及力学性能试验。结果表明,异种焊缝组织主要由羽毛状的下贝氏体组成,在焊态焊缝组织中没有发现马氏体组织;而在1700 MPa级超高强钢的熔合线附近一侧,发现大量沿熔合线垂直生长的板条马氏体组织;力学性能测试表明,焊接接头性能满足生产使用要求,为超高强钢的应用提供了试验依据。

1000MPa级超高强钢的SH-CCT曲线及其热影响区的组织和性能

采用热膨胀法结合显微金相与硬度检测,在热模拟试验机上测定了1 000MPa级低碳微合金高强钢焊接过程中的临界点Ac1和Ac3,绘制出该钢在不同冷却速率下的焊接连续冷却转变曲线(SH-CCT曲线),研究了冷却速率对焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织和硬度的影响规律,揭示了不同冷却速率下焊接热影响区的相变过程及组织特征,同时获得了奥氏体晶粒平均尺寸随t8/5的变化关系。研究结果表明,在焊接条件下,该钢的奥氏体化温度要比平衡状态下的奥氏体化温度显著升高;该钢在相当宽的冷却速率范围内发生中温转变,获得贝氏体组织;在较快的冷却速率(≥40℃/s)下,焊接热影响区组织以马氏体为主;随着冷却时间t8/5的增加,硬度逐渐下降,最高硬度HV10为425。在试验条件下,奥氏体晶粒粗化程度并不显著。

2 200 MPa级超高强度钢绞线用盘条工业试制

以SWRH82B化学成分为基础,设计2200 MPa级超高强钢绞线用盘条化学成分,采用280 mm×380 mm连铸坯通过二火开坯轧制成Φ14 mm盘条,优化盘条冷却速度使热轧盘条抗拉强度由1150 MPa提高到1450 MPa以上,拉拔后实现了钢绞线的强度达到2200 MPa以上的目标。工业试制结果表明:软吹时间、深真空时间是控制非金属夹杂物尺寸和钢中氧含量的关键,软吹时间、深真空时间要大于15 min;在拉速恒定的条件下,过热度35℃以下,中心宏观偏析指数可控制在1.15以下;控制适中的冷却速度可以得到理想的索氏体组织,最佳冷却速度为4.89~5.62℃/s。

1400 MPa级超高强钢SH-CCT曲线及其热影响区组织和性能

采用Formastor-FⅡ全自动相变仪,结合光学显微镜(OM)和维氏硬度测试,研究不同冷却速率对1400 MPa级超高强钢焊接热影响区(HAZ)粗晶区组织转变和性能的影响规律,绘制焊接连续冷却转变曲线(SH-CCT),结合焊接工艺试验,采用公式法确定最佳焊接工艺参数.结果表明,1400 MPa级超高强钢马氏体临界转变冷却速率约为5℃/s,当冷却速率大于5℃/s时,热影响区粗晶区组织为单一板条马氏体,硬度值为487~509 HV5,冷却速率小于5℃/s时,粗晶区组织中出现中高温相变产物,即板条贝氏体、粒状贝氏体和铁素体等组织,硬度值下降为487~260 HV5,同时组织中还出现M-A组元,其含量随冷却速率降低先增加后减少,形态也由弥散颗粒状变为断续长条状或块状分布;厚度8 mm的1400 MPa级超高强钢焊接时,热输入控制在20 kJ/cm以内,粗晶区组织为板条马氏体,硬度维持在500 HV5左右,粗晶区不发生软化现象,满足工程使用要求.

组织特征对980 MPa级先进超高强钢成形性能和拉伸行为的影响

以CP980钢、DP980钢、QP980钢为研究对象,采用单轴拉伸试验并结合数字图像相关技术,研究了组织特征对980 MPa级先进超高强钢单轴拉伸行为以及全局、局部成形性的影响。结果表明:QP980钢由马氏体、铁素体、残余奥氏体组织组成,在均匀变形阶段奥氏体相变产生的相变诱导塑性效应使该钢具有最优的全局成形性,但是新生马氏体相与其他相的硬度差较大,导致其局部成形性最差并形成准解理断裂;DP980钢由铁素体和马氏体组织组成,其强化机制以马氏体硬相强化和铁素体位错强化为主,全局成形性居中,同时因铁素体和马氏体之间具有一定的协调变形能力,其局部成形性较好,断裂形式主要为韧性断裂;CP980钢为铁素体、贝氏体、马氏体的多相组织,各相硬度差小,协调变形能力较强,局部成形性最好,断裂形式为韧性断裂。

海洋全浸区环境下超高强钢应力腐蚀实验研究

本文以超高强R6级锚链钢为研究对象,测试了R6级三种典型锚链钢化学成分、金相组织和力学性能,实验研究了海洋环境下浸润区中施加恒载荷的三种锚链钢的腐蚀行为,得到了三种锚链钢的门槛应力值以及应力敏感性,分析了腐蚀后断口微观形貌。结果表明9131应力腐蚀敏感性最高,9121应力腐蚀敏感性最低;且在韧窝区域观察到大量的二次裂纹存在。因此,本文研究成果可作为同类研究的参考依据。

回火温度对1000 MPa级超高强钢的组织与力学性能的影响

采用回火试验模拟1000 MPa级超高强钢热轧生产过程中卷取后的冷却过程,利用OM、SEM和电子拉伸试验机等,研究了回火温度对1000 MPa级超高强钢的组织和力学性能的影响。研究结果表明,回火温度大于150℃,试验钢连续屈服特征消失并出现明显的屈服平台;350℃为该试验钢临界回火温度,低于350℃回火可以显著提高试验钢的屈服强度和屈强比;试验钢马氏体组织的分解随着回火温度的升高而加剧、从而导致碳化物析出相含量增加,并且逐渐球化演变成颗粒状。

1000MPa级Nb-Ti微合金化超高强钢加热工艺研究

研究了1000MPa级Nb-Ti微合金化超高强钢在不同加热温度下保温不同时间时奥氏体晶粒粗化行为和微合金元素碳氮化物回溶行为。研究结果表明，随着加热温度的升高，奥氏体晶粒尺寸呈现出“S”形曲线的形状，第二相粒子的数量不断减少、尺寸逐渐增大，能谱分析结果显示均为铌和钛的复合析出；随着保温时间的延长，奥氏体平均晶粒尺寸逐渐增大，小尺寸的球形和椭球形第二相粒子逐渐溶解，大尺寸方形第二相粒子数量逐渐增加，且棱角变得模糊。综合考虑加热温度和保温时间对铌和钛微合金元素的回溶行为和奥氏体晶粒粗化行为的影响，1000MPa级Nb-Ti微合金化超高强钢的加热温度选择1250oC、保温时间选择80min最合话。

水电用1000 MPa级超高强钢焊接的研究进展

国内外水力发电机组正向着高水头、高转速、高效率、大容量的方向发展,所用钢材发展到1000 MPa级,水电用1000 MPa级超高强钢的焊接已成为了国内外研究重点和热点。本文重点阐述了国内外水电用1000 MPa级钢材冶金特点及焊接性,配套的焊接材料以及焊接工艺技术的研究现状及进展。

960MPa级铌钛微合金化超高强钢第二相粒子的溶解行为

采用透射电镜与能谱仪研究了960 MPa级铌钛微合金化超高强钢在不同加热温度及保温时间下第二相粒子的溶解行为。结果表明:试验钢中含有凝固过程中析出的尺寸大于1μm的方形TiN粒子,在锻造过程中应变诱导析出的尺寸为200nm^1μm的方形、椭球形TiS或Ti(C,S)粒子及尺寸小于500nm的方形、球形、椭球形(Nb,Ti)(C,N)析出相;随着加热温度的升高,第二相粒子的数量减少,尺寸增大,随着保温时间的延长,小尺寸第二相粒子的数量减少,大尺寸第二相粒子的数量增加且其棱角变得模糊,这些粒子均为铌与钛的复合析出物;为保证铌、钛的碳氮化物能够充分溶解于奥氏体中并具有合适的奥氏体晶粒尺寸,960 MPa级铌钛微合金化超高强钢合适的加热温度为1 250℃,保温时间为80min。

700MPa级超高强度汽车大梁用钢研究与开发

根据超高强度汽车大梁钢的特点和要求,介绍了莱钢开发700MPa级大梁钢的Nb-Ti微合金化成分设计及控轧控冷技术,以及该钢的组织形态和析出相分布与形貌。经检测,产品的力学性能和成型性能良好,均满足制造汽车大梁的要求。

1800 MPa超高强钢变径管热气胀成形特性研究

目的对B1800HS热成形钢进行管件热气胀成形研究,探究变径管特征件热气胀成形的可行性和规律,为进一步研究热气胀成形超高强钢管件及工程应用推广提供参考和支撑。方法采用ABAQUS有限元仿真分析和试验对比,研究了1800 MPa超高强钢变径管热气胀成形特性,通过有限元分析研究了成形温度(700、800、900℃)、气压加载速率(1、3、5 MPa/s)及胀形压力(12、15、18 MPa)对变径管成形规律的影响,通过变径管热气胀成形试验,研究了敏感参数对变径管样件尺寸精度、强度分布及厚度变化的影响。结果提高成形温度、气压加载速率和胀形压力可明显提高变径管的成形质量和贴模精度,当成形温度为900℃时,变径管抗拉强度可达到1800 MPa级别,且增压速率和胀形压力影响较小;变径管沿环向厚度分布均匀,零件无明显增厚和过度减薄缺陷。结论通过热气胀工艺成形1800 MPa级别变径管是可行的,通过优化工艺参数,可有效提高零件的成形精度和强度,为典型超高强钢管件热气胀成形的开发提供了依据和参考。

屈服强度1300MPa超高强钢焊接抗裂性试验研究

对工程机械用屈服强度1300MPa超高强钢焊接抗裂性进行了试验研究。采用搭接接头(CTS)焊接裂纹试验、斜Y型坡口抗裂性试验、巴东抗裂试验3种抗裂性试验测试了不同厚度的Q1300E钢对冷裂纹的敏感性,对比了3种试验情况,并进行了产品吊臂的模拟试验。研究结果表明,巴东抗裂试验的结构拘束度很大,是一种验证高强钢焊接抗裂性的可靠试验方法;Q1300E钢具有较明显的冷裂倾向,8mm及15mm两种板厚的Q1300E钢分别采用110℃及125℃预热温度可避免冷裂纹产生。该研究对高强钢结构件焊接抗裂性研究具有较强参考意义。

回火工艺对1100MPa级超高强钢组织和性能的影响

针对回火工艺参数对超高强钢金相组织和力学性能的影响进行分析研究,找到回火工艺对组织、性能的影响规律;通过制定合适的回火工艺实现细晶、相变以析出强化的目的,从而保证超高强钢具有良好的强韧性和冷加工性能。所得结论在更好地指导生产的同时,也为低合金超高强钢的研发及应用提供了客观的理论依据。

激光焊接热轧态1000MPa级高强钢焊接接头组织及性能

采用CO2激光焊接抗拉强度为1 000 MPa,厚度6 mm的热轧高强钢板,对焊接接头的显微组织、硬度、抗拉强度、抗冲击性能及断口形貌进行了研究。结果表明,焊缝组织以粗大的板条马氏体为主,有少量的下贝氏体组织;热影响区组织以细小的板条马氏体、粒状贝氏体及少量的残余奥氏体为主,其中回火区和不完全正火区,组织分布极不均匀,呈与母材相一致的细长带状分布,晶界处以细小的马氏体和贝氏体为主,割裂了组织的连续性;焊接接头的显微硬度值为母材>焊缝>热影响区,异于一般钢材的焊接,这与母材热轧态的组织特征密切相关,其中回火区和不完全正火区是焊接接头的软化区,由于组织粗大且生成了大量贝氏体的缘故;接头的拉伸和冲击性能与显微硬度的分布吻合较好,接头强度虽与母材等强,而塑性只有母材的一半,断裂部位位于热影响区回火区和不完全正火区,需通过改变焊接工艺或焊后回火处理来改善焊接接头的力学性能。

淬火工艺对1100MPa级超高强钢组织和性能的影响

淬火阶段马氏体相变是低合金钢获得超高强度的最基本途径,通过对不同工艺下1100MPa级超高强钢组织和性能变化规律进行研究,结果表明:板材厚度6~20mm、1100MPa级超高强工程机械用钢的最佳淬火工艺为淬火温度870~890℃、保温时间30~40min。研究结果可对1100MPa级超高强钢组织、性能控制提供科学指导,为获得最优的淬火生产工艺区间和力学性能提供理论依据。

国产B950CF与日本HT100水电用高强钢板成分、组织及力学性能比较

随着水电项目的高落差化、大容量化的发展需要,压力钢管趋于巨型化、厚肉化,为进一步降低制造成本,缩短制造工期,从钢板薄壁化、轻量化、高强韧化、焊接可施工性等角度考虑,1000MPa级水电用高强钢板研发及应用已迫在眉睫。本文详细对比分析了国产B950CF与日本HT100水电用高强钢板的成分特点和组织特征,系统对比了其拉伸、冲击、应变时效性能的差异。结果表明,国产B950CF钢板的各项力学性能水平与日本HT100钢板相当,在板厚方向拉伸性能均匀性、应变时效冲击敏感性优于日本HT100钢板,满足高水头、大容量水电项目压力钢管的设计使用要求。

屈服强度700MPa级超高强钢的开发

对比研究了不同成分体系屈服强度700 MPa级热轧高强钢制造工艺及成本,确定了1580产线低成本屈服强度700 MPa级超高强钢TS700S的成分、工艺,并对其组织、析出相、力学性能及成型性能进行系统分析。研究表明,设计钢种的成分、炼轧工艺控制合理,产品组织性能稳定,加工使用性能良好,满足客车骨架及货车边梁用钢的使用要求。

开发的1900 MPa Ti微合金化低合金超高强钢组织和性能

通过200 kg真空感应炉和550 mm钢板轧机开发出1900 MPa Ti微合金化超级HSLA钢(/%:0.34C,0.70Si,1.50Mn,0.012P,0.004S,0.08 Ti,0.0020B,0.0040N)。结果表明:第一阶段采用奥氏体再结晶区轧制,开轧温度和终轧温度分别在1180℃和1030℃左右,第二阶段采用奥氏体未再结晶区轧制,开轧温度920~950℃,终轧温度850~890℃,热处理淬火温度(900±10)℃,回火温度200~230℃,钢板的析出相为(Ti,Mo)C,晶粒度10级,微观组织为回火马氏体,力学性能为Rm 1930~1985 MPa,A 10%~12.5%,-40℃K_(V2)200~230 J。

1500MPa超高强马氏体钢回弹影响因素分析

为了研究1500MPa超高强钢的弯曲回弹性能,提升超高强钢的冷弯成型、冲压等回弹控制精度,本文对1500 MPa冷轧酸洗的超高强马氏体钢进行了三点弯曲试验,评价了超高强钢的弯曲回弹性能。基于三点弯曲试验装置的几何原理,设计了可在线测量样件弯曲角度的仿真模型,实现了对样件弯曲角度的精准测量。通过对比弯曲和回弹角度,分别分析了压下速度、厚度、弯曲半径和相对弯曲半径对材料的弯曲回弹性能的影响。结果表明,1500 MPa超高强马氏体钢随着压下速度的增加,回弹角度略有增大,速度为20 mm/min时回弹最稳定;厚度增加,回弹减小;弯曲半径增大,回弹增大;相对弯曲半径为定值时,回弹程度不同。对比各因素对材料弯曲回弹性能的影响,板厚与弯曲半径同样变化60%的前提下,材料的弯曲回弹改变比例相差36%,板厚是影响超高强钢回弹的最主要因素。